DE2407867C3 - Revolverbohrmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Revolverbohrmaschine mit mehreren um eine Schaltachse in ArbeitsDosition drehbaren Arbeitsspindelpinoleneinheiten sowie mit lösbaren Drehmoment- und Vorschubkupplungen zum Übertragen der Drehmomente und Vorschübe auf die jeweils in Arbeitsposition befindliche Arbeitsspindel, wobei die Drehmoment-Kupplung einen lösbaren Eingriff von Innen- und Außenverzahnungen einer antreibenden Kupplungswelle und der Arbeitsspindel aufweist.

Bei bekannten Revolverbohrmaschinen dieser Gattung sind mehrere Pinoleneinheiten mit Bohrspindeln an einem drehbaren Revolverkopf angebracht, mit dem die einzelnen Pinoleneinheiten bzw. Bohrspindeln nacheinander in Arbeitsposition gedreht werden, wo eine Drehmomenten- und Vorschubkupplung vorgenommen wird. Das Ineinandergreifen einer Innen- und einer Außenverzahnung mit gleichen Zähnezahlen ermöglicht dabei eine positive Mitnahme der Bohrspindel und eine sehr exakte Übertragung des Drehmomentes von der Kupplungswelle auf die Bohrspinde!.

Als Vorschubglieder sind beispielsweise hydraulische Vorschubzylinder bzw. hydraulische Schlitteneinheiten und hydramechanische sowie elektromechanische Antriebe mit einer sich drehenden Spindel und einer eingreifenden Mutter bekannt. Während dem hydraulisehen Antrieb insbesondere der Vorteil einer schnellen Verstellmöglichkeit zukommt, eignet sich der Spindel-Mutter-Vorschub besonders für sehr exakte und feinfühlige Bohrarbeiten sowie für automatische Revolverbohrmaschinen.

Bei diesen bekannten Bohrmaschinen mit mehrspindeligen Bohreinheiten ist eine Übertragung des Vorschubes mit hoher Maßgenauigkeit nicht oder nur mit erheblichen Schwierigkeiten erreichbar, so daß die Möglichkeit einer numerischen Steuerung stark eingeschränkt ist.

Weiter sind Revolverbohrmaschinen bekannt (vgl. DE-PS 8 54 737, CH-PS 3 71 938 und US-PS 34 13 702), bei denen Kupplungen mit Stirnverzahnungen bzw. Klauenvorsprüngen vorgesehen sind, die sowohl das Drehmoment als auch den Vorsckib auf die Arbeitsspindeln übertragen. Aus der CH-PS 2 91 870 ist ferner eine Kupplung für eine Revolverbohrmaschine bekannt, bei der zwei Kugeln in dem Aufnahmeteil der Arbeitsspindel vorgesehen sind, die durch eine konische Innenumfangsfläche einer verschiebbaren äußeren Hülse in Nuten der Arbeitsspindeleinheit gepreßt werden. Die Kupplung mit Hilfe dieser Kugeln dient dabei ebenfalls als einzige Kupplung sowohl zur Übertragung des Drehmomentes als auch zur Übertragung der VorschubKraft. Solche Kupplungen, bei denen durch denselben Kupplungsmechanismus sowohl das Drehmoment als auch die Vorschubkraft übertragen werden, werden als Kombinationskupplungen bezeichnet.

Diese bekannten Kombinationskupplungen haben den Nachteil, daß einerseits Schwierigkeiten beim Übertragen von hohen Drehmomenten auftreten und daß andererseits die Genauigkeit bei der Drehmomentübertragung begrenzt ist. Die relativ großen Toleranzen bei der Drehmomentübertragung machen diese Kombinationskupplungen für die numerische bzw. automatische Steuerung ungeeignet.

Falls eine hohe Genauigkeit bei der Drehmomentübertragung, insbesondere auch bei der Übertragung hoher Drehmomente gefordert wird, wird daher nach dem Stand der Technik auf Kupplungen zurückgegriffen, bei denen die Drehmomentkupplung und die Vorschubkupplung funktionsmäßig voneinander ge-

trennt sind. Für die genaue Übertragung auch hoher Drehmomente wird dabei vorzugsweise eine Kupplung verwendet, bei welcher radiale Außen- und Innenverzahnungen der Antriebswelle und der Arbeitsspindel miteinander in Eingriff kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Revolverbohrmaschine mit einer Kupplung auszubilden, die bei einfachem Aufbau ein schnelles und wirkungsvolles Kuppeln der einzelnen Arbeitsspindeln ermöglicht und die Übertragung des Vorschubs und des Drehmomentes, insbesondere auch eines hohen Drehmomentes mit so geringen Toleranzen bewirkt, daß eine numerische bzw. automatische Steuerung der Bohrmaschine möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Revolverbohrmaschine der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drehmoment- und Vorschubkupplungen in an sich bekannter Weise zu einer Kombinationskupplung zusammengefaßt sind, die einen zu einer Kupplungswelle konzentrischen und in Axialrichtung bewegbaren Vorschubschlitten aufweist, der an ein oberes Kopfteil der Pinolencinheit ankuppclbar ist, und daß als Vorschubkupplung Kupplungselemente in Form von Kugeln in radialen Durchführungen einer Innenhülse sowie in Aussparungen einer Außenhülse angeordnet und beim Ankuppeln von der Außenhülse aus den Aussparungen radial durch die Durchführungen in eine konische Umfangsnut des teilweise in den Vorschubschlitten eingreifenden Kopfteils längsarretierend eingepreßt werden, vobei die Kupplungswelle mit ihrer Innenverzahnung in die Außenverzahnung der von der Pinoleneinheit geführten Spindel eingreift.

Eine Revolverbohrmaschine, bei welcher die Drehmoment- und Vorschubkupplungen zu einer Kombinationskupplung zusammengefaßt sind, die einen zu einer Kupplungswelle konzentrischen und in Axialrichtung bewegbaren Vorschubschlitten aufweist, der an ein oberes Kopfteil der Pinoleneinheit ankuppelbar ist, ist aus der US-PS 34 13 702 an sich bekannt. Die Drehmome..t-Kupplung erfolgt dabei jedoch nicht durch einen Eingriff von Innen- und Außenverzahnungen der antreibenden Kupplungswelle und der Arbeitsspindel.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Revolverbohrmaschine zeichnet sich durch einen äußerst einfachen konstruktiven Aufbau aus und ermöglicht eine sehr exakte und maßgenaue Ankopplung der Pinoleneinheit in einer bestimmten Vorschubstellung, wobei gleichzeitig synchron die Ankupplung der Bohrspindel erfolgt. Wegen der spielfreien Vorschubverbindung ergeben sich vernachlässigbare Toleranzen, so daß in Verbindung mit der maßgenauen Drehmomentübertragung eine sehr exakte numerische Steuerung möglich ist. Durch die Zusammenfassung zu einer Kombinationskupplung kann die Kupplung in einem einzigen Kupplungsvorgang schnell wieder gelöst werden, so daß sich die Revolverbohrmaschine hervorragend für große Stückzahlen und Produktionsraten eignet.

Die konzentrische Anordnung des Vorschubschlittens ermöglicht neben der vorteilhaften Führung einen besonders kompakten Aufbau.

Besonders vorteilhaft ist die Ausnützung der Längsverschiebung, die für das axiale Ankuppeln notwendig ist, zur radialen Verschiebung und Arretierung der Kugeln. Durch die Verwendung einer Arretierfeder, die während des Vorschubs des Vorschubschlittens gespannt wird und die Außenhülse bei deren anschließender Freigabe zurückschiebt, so daß die Radialverschie-

ϊ bung und -arretierung der Kugeln erfolgt, wird die automatische und zwangsläufig synchrone Kupplung weiter vereinfacht.

Durch das federnde Einschieben der Kupplungswelle in die Außenverzahnung der Spindel während der

in Längsverschiebung der Außenhülse wird ein weicher und schonender Eingriff der aneinander anzukuppelnden Teile erreicht. Der Kupplungsvorgang wird vorzugsweise bei niedriger Drehzahl durchgerührt. Es ist jedoch auch möglich, die Spindel zunächst durch

η geeignete Reibglieder zu beschleunigen und auf gleiche Drehzahl zu bringen, bevor die federbelastete Längsverschiebung der KupplungsweHe zum endgültigen Zahneingriff führt. Bei einer solchen Ausführungsform kann der Kupplungsvorgang auch bei höheren Drehen zahlen vorgenommen werden, ohne daß die Gefahr einer Zerstörung besteht.

Durch das Anücgcn der Innenhülic -"in einem Bund des Kopfteiis der Pinoleneinheit während der axialen Vorschubbewegung des Vorschubschlittens wird ein

_"i definierter Ausgangszustand für den Vorschubbeginn der Piroleneinheit geschaffen, wobei gleichzeitig die Längskupplung mit den arretierenden Kugeln vorgenommen wird. Zur maßgenauen Übertragung des Vorschubs in beiden Richtungen ist es wegen des

in Anschlages der Innenhülse lediglich notwendig, daß die Kugeln in der Umfangsnut mit konischem Profil an einer, nämlich der auf den Bund des Kopfteils zuweisenden Seitenflanke anliegen, wobei sie gleichzeitig an den Begrenzungen der Durchführungen der

i") !nncnhülse anliegen. Diese ist mit dem Vorschubschlitten und damit mit dem Vorschubantrieb starr gekuppelt, so daß die Vorschubübertragung auf die Pinoleneinlieit spielfrei ist.

Nach Beendigung des Arbeitshubes wird d>? Vor-

Ki schubrichtung umgekehrt, so daß der Vorschubschlitten eine axiale Rückwärtsbewegung durchführt. Bei Erreich·.;! einer bestimmten durch ein Anschlagglied vorgegebenen Position wird die Längsbewegung der Außenhülse unterbrochen, so daß diese relativ zur

»■"■ Innenhülse bzw. zum Vorschubschlitten in Gegenrichtung verschoben wird. Dabei erfolgt die Freigabe der arretierenden Kugeln, die ihrerseits auf den konischen Seitenflanken der Ringnut unter Aufhebung der Längskupplung radial nach außen gleiten, um wieder in

ίο die Aussparungen der Außenhülse einzudringen. Dadurch wird eine schnelle Entkupplung der Vorschubbewegung und ebenso auch des Drehmomenten-Eingriffs der nach Fertigstellung der Bohrung wiederum belastungsfreien Bohrspindel erreicht.

v> Durch eine Federung des Anschlaggliedes wird sichergestellt, daß nuch bei einem Schneüeücklaut' des Vorschubschlittens und der Pinoleneinheit eine stoßfreie und geräuscharme Auskupplung bei minimaler Belastung der Einzelteile möglich ist.

ι.» Die erfindungs_oemäße Revolverbohrmaschine weist eine äußerst einfach, kompakt und zweckmäßig aufgebaute Kupplung auf. Diese ermöglicht einen schnellen, gleichzeitigen und maßgenauen Kupplungsvorgang der Pinoleneinheit und der Spindel bei einer

f.i bestimmten Vorschubstellung des Vorschubschlittens. Infolge der sehr exai;ten und spielfreien Drehmomenten- und Vorschubkupplung eignet sich die Revolverbohrmaschine besonders für eine automatische und

numerische Steuerung. Das zwangsläufige Zusammenwirken der Einzelteile beim Ein- und Auskuppeln erlaubt eine hohe Geschwindigkeit des Kupplungsvor· ganges mit geringem Stcucrungsaufwand und damit den Einsatz der Bohrmaschine bei hohen Produktionsraten und -geschwindigkeiten.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine Detailansicht der erfindungsgemäßcn Revolverbohrmaschine im Längsschnitt, wobei sich die Kombinationskupplung im ausgekuppelten Zustand befindet.

F" i g. 2 die Kombinationskuppiung aus F i g. I in eingekuppeltem Zustand,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines Revolverkopfes zur Halterung von Pinoleneinheiten.

I i g. 4 einen vergrößerten Längsschnitt durch die Kombinationskuppiung im ausgekuppelten Zustand.

F i g. 5 die Kombinationskuppiung aus F i g. 4 in einem Betriebszustand kurz vor Erreichen des Kupplungseingriffs und

Fig. 6 die Kombinationskuppiung aus F i g. 4 und 5 nachdem Einkuppeln.

Gemäß F i g. 1 und 2 w eist cine Pinoleneinheit 10 eine in ihrem Inneren geführte Bohrspindel Il auf, die an ihrem oberen Kopfende eine Außenverzahnung 12 trägt. Im eingekuppelten Zustand grein die letztere in eine Kupplungswelle 13 ein, die ihrerseits eine innenverzahnung 14 aufweist. Die Kupplungswelle 13 wird über ein Zahnradgetriebe 15 von einer Antriebswelle in Form einer Vierkeilwelle 16 angetrieben. Das Drehmoment wird dabei über den Fingriff der AuQen- und Innenverzahnungen 12, 14 auf die Bohrspindel Il maßgenau und spielfrei übertragen.

Die Revolverbohrmaschine trägt ferner einen Vorschubschlitten 18. der von einem geeigneten Vorschubantrieb in Bewegung gesetzt wird. Im vorliegenden Fall ist hierzu eine Vorschubspindel 20 vorgesehen, in die entsprechende Spindelmuttern 22 zur Erzeugung der Vorschubbewegung eingreifen. Diese Art der Vorschubinsbesondere bei numerischen Steuerungen erforderlich ist.

Auf dem Vorschubschlitten 18 ist eine Kombinationskuppiung vorgesehen, die einerseits die genannte Drehmomentenkupplung der Bohrspindel II und andererseits eine maßgenaue und spielfreie Vorschubkupplung der Pinoleneinheit 10 vornimmt. Zur Erzielung einer Vorschubkupplung trägt die Pinoleneinheit 10 ein oberes Kopfteil 24. das mit einer Konischen Umfangs- bzw. Ringnut 26 versehen ist. An der der Pinoleneinheit 10 zugewandten Seite der Kombinationskuppiung trägt diese einerseits eine starr mit dem Vorschubschlitten 18 gekuppelte Innenhülse 28 und andererseits eine darauf angeordnete und für den Kupplungsvorgang längsverschiebliche Außenhülse 30. Als Rast- oder Kupplungselemente befinden sich Kugeln 34 im ausgekuppelten Zustand teilweise in Aussparungen 32 der Außenhülse 30 und in radialen Durchführungen der Innenhülse 28. Beim Einkuppeln wird das die konische Umfangsnut 26 tragende Kopfteil 24 teilweise in die Innenhülse 28 eingeschoben, was durch die Vorschubbewegung des Vorschubschlittens 18 erzielt wird. Nachdem die Durchführungen der Innenhülse 28 bzw. die Kugeln 34 mit der konischen Umfangsnut 26 fluchten, werden die Kugeln 34 durch

eine relative Rückverschiebiing der Außenhülse 3( mittels einer an ihrer unteren Innenseite angeordneter Abschrägung 35 radial nach innen in die Umfangsnut 2( gepreßt, wobei sie gleichzeitig in der Umfangsnut 2( und den Durchführungen der Innenhülse 28 untei Erzielung einer Vorschtibarretierung zu liegen kommen

Die beim Einkupplungsvorgang erfolgende relati\< Rückverschiebung der Außenhülse 30 erfolgt nacl deren F rcigabe durch eine Anschlagstangc 38 mittel: einer Arretierfeder 40. die konzentrisch zwischen dci Innenhülse 28 und der Außenhülse 30 angeordnet ist. Be dieser Ruckverschicbiing werden die Kugeln 34 durcr die Abschrägung 35 der Außenhülse 30 radial nacl innen in die konische Umfangsnut 26 gepreßt. Be diesem Einkupplungsvorgang erfolgt gleichzeitig mi der Bewegung des Vorschubschlittens 18 eine federnd« Mitnahme der Kupplungswclle 13. die auf diese Weist gleichzeitig weich und stoßfrei mit der Bohrspindel 11 ii Zahneingriff kommt. Wenn die Kombinationskupplun; bei der Abwärtsbewegung des Vorschubsehiittens ii ausgekuppelt werden soll, stoßt ein Oberteil 36 an de Oberseite der Außenhülse 30 gegen die Anschlagstangi 38, so daß die Abschrägung 35 die Kugeln 34 und dami die Längsarretierung freigibt. Damit kann aucl gleichzeitig eine Aufhebung der Drehmomentenkupp hing der bclastungsfreien Bohrspindel 11 bei eine weiteren Aufwärtsbewegung des Vorschubschlittens Ii erfolgen.

In Γ ig. 1 und 2 ist ferner ein Pinolenhalter 4; dargestellt, der einerseits mit einem Fiihrungsslift 44 ir eine Führungsplatte 45 eingreift und der andererseits at einer Rückholfeder 46 befestigt im. Der Pinolenhalter 4; dient dazu, die F'inoleneinhcit 10 während der Drehunj des Revolverkopfes 48 zu hallen bzw. sie bis ziin Einkuppeln in ihrer oberen Position zu halten.

In F i g. 3 ist ein Revolverkopf 48 mit acht auf den Umfang gleichmäßig verteilten l'inolencinheiten K teilweise dargestellt. Dieser auf dem Revolverkopf 41 angeordnete Kranz von Pinolcneinhcitcn 10 wire sukzessive entsprechend dem gewünschten Arbeits rhythmus um eine Schaltachse 50 gedreht, wobei di( einzelnen Pinoleneinheiten in die Arbeitspositior

In F i g. 4. 5 und 6 sind verschiedene Betriebszustand« der Kombinationskupplung vor. bei und nach den Einkuppeln aufgezeigt. Im ausgekuppelten Zustand de Fig.4 liegen die Kugeln 34 bei größtmögliche Ausdehnung der Arretierfeder 40 teilweise in der Aussparungen 32 der Außenhülse 30 und teilweise ir den Durchführungen der Innenhülse 28, wobei di< Kugeln 34 von der Außenseite einer in Längsrichtun; gegen die Wirkung der Arretierfeder 40 verschieuuarer Verschiebungshülse 52 gehalten werden. In diesen Zustand liegt weder eine Drehmomenten- noch ein< Vorschubkupplung vor.

Gemäß Fig.5 ist bei der Abwärtsbewegung de: Vorschubschlittens 18 eine Annäherung der miteinande zu kuppelnden Teile erfolgt, wobei die Verschiebungs hülse 52 stirnseitig gegen das Kopfteil 24 unte teilweiser Kompression der Arretierfeder 40 gestoßei ist. Infolge der weiteren Vorschubbewegung werden di< Innenhülse 28, die Außenhülse 30 und die Kugeln 3' weiter auf das Kopfteil 24 der Pinoleneinheit K zubewegt, und zwar bis zum Erreichen der Einkupplunj gemäß F i g. 5, bei der die Innenhülse 28 gegen einet nicht näher bezeichneten Bund des Kopfteils 2' angestoßen ist, die Außenhülse 30 aufgrund de Freigabe des Oberteils 36 von der Anschlagstange 31

durch die Arretierfeder 40 zurückverschoben und die Kugeln 34 in die konische Umfangsnut 26 von der Abschrägung 35 eingepreßt wurden. In diesem Betriebszustand ist das Kopfteil 24 der Pinoleneinheit 10 fest und maßgenau mit dem Vorschubschlitten 18 bzw. der ■> Innenhülse 28 in Längsrichtung gekuppelt, wobei gleichzeitig eine Kupplung der in Fig.4 bis 6 nicht darstellten Bohrspindel 11 mit der federnd mitgeführten k'ipplungswelle 13 vorliegt.

Das Auskuppeln wird in umgekehrter Reihenfolge bei in der Aufwärtsbewegung des Vorschubschlittens 18 vorgenommen, wobei das Oberteil 36 in einer bestimmten Position vor der oberen Stellung auf die Anschlagstange 38 auftrifft und dabei unter Freigabe iler Kugeln 34 relativ /urückversch.oben wird. Gemäß i>

F i g. 4 bis 6 ist die Anschlagstange 38 ebenfalls gefedert, wobei jedoch die Federkraft größer als diejenige der Arretierfeder 40 ist, damit beim Auskuppeln eine Rückverschiebung der Außenhülse 30 erfolgen kann. Die Kugeln 34 werden dabei durch die konischen Seitenflanken der Umfangsnut 26 aus diesen heraus und wieder teilweise in die Aussparungen 32 der Außenhülse 30 gepreßt. Gleichzeitig erfolgt eine Aufhebung der Drehmomentenkupplung der nach dem Bohrvorgang belastungsfreien Bohrspindel 11.

Zur F.rzielung einer möglichst reibungsfreien Vorschubübertragung kann die Vorschubspindel 20 ferner als Kugelrollspindel ausgebildet sein, auf dei der Vorschubschlitten 18 mit der gesamten Kombinationskupplung längsverschiebbar ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Revolverbohrmaschine mit" mehreren um eine Schaltachse in Arbeitsposiüon drehbaren Arbeitsspindelpinoleneinheiten sowie mit lösbaren Drehmoment- und Vorschubkupplungen zum Übertragen der Drehmomente und Vorschübe auf die jeweils in Arbeitsposition befindliche Arbeitsspindel, wobei die Drehmoment-Kupplung einen lösbaren Eingriff von Innen- und Außenverzahnungen einer antreibenden Kupplungswelle und der Arbeitsspindel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmoment- und Vorschubkupplungen in an sich bekannter Weise zu einer Kombinationskupplung zusammengefaßt sind, die einen zu einer Kupplungswelle (13) konzentrischen und in Axialrichtung bewegbaren Vorschubschlitten (18) aufweist, der an ein oberes Kopfteil (24) der Pinoleneinheit (10) ankuppelbar ist, und daß als Vorschubkupplung Kupplungselemente in Form von Kugeln (34) in radialen Durchführungen einer Innenhülse (28) sowie in Aussparungen (32) einer Außenhülse (30) angeordnet und beim Ankuppeln von der Außenhülse (30) aus den Aussparungen radial durch die Durchführungen in eine konische Umfangsnut(26)des teilweise in den Vorschubschlitten (18) eingreifenden Kopfteils (24) längsarretierend eingepreßt werden, wobei die Kupplungswelle (13) mit ihrer Innenverzahnung (14) in die Außenverzahnung (12) der von der Pinoleneinheit (10) geführten Spindel (11) eingreift.

2. Revolverbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülse (30) relativ zur Innenhülse (28) längsverschiebbar ist und in einer EndstcHutig ihrer Längsverschiebung an den Kugeln (34) diese radial verschk >end angreift.

3. Revolverbohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülse (30) unter dem Druck einer Arretierfeder (40) längsverschiebbar und freigebbar gegen diesen Druck gehalten ist.

4. Revolverbohrmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungswellc (13) während der Längsverschiebung der Außenhülse (30) federnd in die Außenverzahnung (12) der Spindel (11) einkuppelbar ist.

5. Revolverbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (2il) bei der axialen Vorschubbewegung des Vorschubschlittens (18) an einem Bund des Kopfteiles (24) der Pinoleneinheit (10) diese verschiebend anliegt.

6. Revolverbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülse (30) bei der axialen Rückwärtsbewegung des Vorschubschlittens (18) mit einem Oberteil (36) gegen ein Anschlagglied (38) stößt und unter Aufhebung der Längskopplung relativ zur Innenhülse (28) in Gegenrichtung verschiebbar ist.

7. Revolverbohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagglied (38) gefedert ist, wobei die Federkraft größer als diejenige der Arretierfeder (40) ist.